Hyperforin-Biosynthese : Molekulare Analyse von Polyketid-Synthasen aus Hypericum perforatum und Hypericum calycinum

Zubereitungen aus dem Johanniskraut (Hypericum perforatum L.) werden zur Behandlung leichter bis mittelschwerer Depressionen eingesetzt. An ihrer Wirkung ist maßgeblich das Phloroglucin-Derivat Hyperforin beteiligt. Hyperforin und vorwiegend Adhyperforin wurden in H. calycinum-Zellkulturen nachgewiesen. Ferner wurden drei Polyketid-Synthase (PKS)-Aktivitäten detektiert. Die Inkubation von zellfreien Extrakten mit den Starter-Substraten Isobutyryl-CoA, Benzoyl-CoA und p-Cumaroyl-CoA in Gegenwart des Kettenverlängerers Malonyl-CoA führte zur Bildung von Phlorisobutyrophenon, Phlorbenzophenon bzw. Naringenin. Mittels Anionenaustausch-Chromatographie wurden die drei PKS-Aktivitäten getrennt. Die Chalkon-Synthase (CHS) bildet das Grundgerüst der Flavonoide, die Benzophenon-Synthase (BPS) das der Benzophenone/Xanthone und die Isobutyrophenon-Synthase (BUS) das der Hyperforine. Aus Zellkulturen von H. calycinum sowie aus jungen Knospen und Früchten von H. perforatum wurde poly(A+)-RNA isoliert und cDNA synthetisiert. Die für CHS aus H. perforatum und H. calycinum kodierenden cDNAs wurden isoliert. Die Enzyme wurden in E. coli überexprimiert und charakterisiert. Ferner wurde aus beiden Hypericum-Spezies BPS kloniert und in E. coli überexprimiert. Leider war die H. perforatum-BPS inaktiv. Hingegen war die rekombinante H. calycinum-BPS aktiv und wurde charakterisiert. Schließlich wurden für H. perforatum ein cDNA-Fragment und für H. calycinum zwei cDNA-Fragmente gewonnen, die 48-80 % Identität mit Typ III-PKS in der Datenbank aufweisen und möglicherweise für BUS kodieren.